维修电工培训电工基础知识PPT学习教案

1、会计学1n一、电工作业和电工作业人员n 电工作业指从事电气装置的安装、运行、检修、试验等工作的作业n 电工作业包括低压运行维修、高压运行维修及行业专业性电工作业。第1页/共136页 关于高压与低压的划分存在着不同的说法 。电业安全规程和电工作业人员安全考核标准按照设备对地电压，250V （工频50Hz）及以下者划定为低压。 将250V以上者划定为高压。低压电器基本标准等国家标准将1200V及以下的电器列为低压电器。民用建筑电气设计规范等更多标准将1000V以下划为低压配电范围。1000V一下常见的只有配电电压0.23/0.4kV（相应的用电电压220/380V）的系统。其对地电压一般不超过25

2、0V。因此，标准的不协调尚不致对高、低压电工作业造成误解。第2页/共136页 电工作业人员指直接从事电工作业的人员。电工作业人员必须年满18岁，必须具备初中以上文化程度，不得有妨碍从事电工作业的病症和生理缺陷。从技术上考虑，电工作业人员必须具备必要的电气专业知识和电气安全技术知识；按其职务和工作性质，应熟悉有关安全规程；应学会必要的操作技能和触电急救方法。 第3页/共136页 电工人员必须经过安全技术培训，并经过考电工人员必须经过安全技术培训，并经过考试合格后方可从事电工作业。新参加电气工作的试合格后方可从事电工作业。新参加电气工作的人员、实习人员和临时参加劳动的人员，必须经人员、实习人员和临

3、时参加劳动的人员，必须经过安全知识教育后，方可参加制定的工作，但不过安全知识教育后，方可参加制定的工作，但不得单独工作。对外单位派来支援的电气工作人员得单独工作。对外单位派来支援的电气工作人员，工作前应介绍现场电气设备接线情况和有关安，工作前应介绍现场电气设备接线情况和有关安全措施。全措施。第4页/共136页第5页/共136页二、电工作业人员的安全职责第6页/共136页第7页/共136页电工岗位安全责任制。电工岗位安全责任制。第8页/共136页第9页/共136页第10页/共136页第11页/共136页 电工基础知识电能的应用： 电能应用在工业、农业及国民经济各部门，在日常生活中也是不可缺少的。

4、1.电能的优越性 ：（1）便于转换 （2）便于传输（3）便于控制 2.2. 不足之处 ： 难于储存第12页/共136页 电路：电路：由电源、负载、连接导线、控制和保护装置四部分由电源、负载、连接导线、控制和保护装置四部分 组成。组成。 一、电路电路：电流所通过的路径。是由某些电气设备和元器件按一定方式连接组成。 在日常生活中，我们会广泛接触到各种电路。手电筒就是一中非常简单的电路。第13页/共136页2电路的基本组成 电路的基本组成包括以下四个部分：电路的基本组成包括以下四个部分：( (1) )电源电源( (供能元件供能元件) )：为电路提供电能的设备和器件(如电池、发电机等)。是电路工作的能

5、源，电源的作用是将非电能转换成电能。 图1-20模拟手电筒电路 第14页/共136页图1-20模拟手电筒电路( (2) )负载负载( (耗能元件耗能元件):):使用(消耗)电能的设备和器件(如灯泡等用电器)。是电路中的主要耗电器件。负载的作用是将电能转换成非电能。 控制电路工作状态的器件或设备(如开关等)。将电器设备和元器件按一定方式连接起来(如各种铜、铝电缆线等)。(4)控制器件：(3)连接导线：第15页/共136页电源负载实体电路中间环节 与实体电路相对应、由理想元件构成的，称为实体电路的。电路模型负载负载电源电源开关开关连接导线连接导线SRL+ UIUS+_R0第16页/共136页白炽灯

6、的电路模型可表示为： 实际电路器件品种繁多，其电磁特性多元而复杂，采实际电路器件品种繁多，其电磁特性多元而复杂，采取模型化处理可获得有意义的分析效果取模型化处理可获得有意义的分析效果iR R L的电特性可用表征的电特性可用表征由于白炽灯中耗能由于白炽灯中耗能的因素大大于产生的因素大大于产生磁场的因素，因此磁场的因素，因此L 可以忽略。可以忽略。 理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性惟一、精确，可定量分析和计算。第17页/共136页RC+ US只具耗能的电特性只具有储存电能的电特性L只具有储存磁能的电特性IS无源二端元件 有源二端元件 第18页/共136页电力系统中：电子技术中：第

7、19页/共136页原子核原子核 原子核中有质子和中子，其中质子带正电，中子不带电。 绕原子核高速旋转的电子带负电。自然界物质的电结构：自然界物质的电结构：电电子子原子核原子核 导体的外层电子数很少且距离原子核较远，因此受原子核的束缚力很弱，极易挣脱原子核的束缚游离到空间成为自由电子，即导体的特点就是内部具有大量的自由电子。原子核原子核 半导体的外层电子数一般为4个，其导电性界于导体和绝缘体之间。原子原子核核 绝缘体外层电子数通常为8个，且距离原子核较近，因此受到原子核很强的束缚力而无法挣脱，我们把外层电子数为8个称为稳定结构，这种结构中不存在自由电子，因此不导电。第20页/共136页 、电路的

8、工作状态 （1）开（断）路状态 （2）额定工作状态 （3）短路状态 忽略电路元器件的次要因素，将其理想化，并用规定的电气图形符号表示所组成的电路，称为电路第21页/共136页12/11/202123UOCIRO+-Us开路时开路时I I=0=0，内阻，内阻R Ro o上电上电压降为零。压降为零。开路电压开路电压UOC= Us第22页/共136页12/11/202124US -+b ISCROa U ab=0V 短路电流短路电流 ISC=US / RO第23页/共136页电荷和电场电荷间相互作用： 同性相斥，异性相吸。第24页/共136页第25页/共136页第26页/共136页1KV=1000V

9、第27页/共136页E=U/d第28页/共136页第29页/共136页二、电流二、电流1、电流的概念与分类带电粒子（电荷）的定向运动形成电流。电流的方向不变为直流I(DC)。方向和大小都变化为交流i(AC)。 IQ/t （取决于在一定时间内，通过导体横截面的电荷量） I 电流强度（A） Q 电荷量（C） t 时间（S） 2 2、电流的单位、电流的单位 安培（安培（A A）常用的电流单位还有毫安常用的电流单位还有毫安 （mA）、微安（、微安（ A）、千安、千安 （kA） 等等 电流单位换算1A103mA 1mA103A， 1 kA103A3、电流的方向 规定：正电荷运动的方向为电流的实际方向。

10、假设的电流流向称为电流的参考方向。第30页/共136页注意:电流的计算结果为 “+” 电流真实方向与参考方向一致； “ ”电流真实方向与参考方向相反。 电流强度是一个标量，电流方向只表明电荷的定向运动方向。第31页/共136页分析：当参考方向与实际方向相同时，则I0 当参考方向与实际方向相反时，则Ibo，+FFaboLaoLboLab+-电场方向参考点Q QA AQ QA Ab bo ob ba ao oa a那么那么a a点电位就比点电位就比b b点电位高。点电位高。 第36页/共136页这里o点为参考点，参考，参考点可任意选择，不同的参考点，点可任意选择，不同的参考点，相对各点电位也不同相

11、对各点电位也不同。由此看出，电场中某点电位与参考点有密切关系，通常选择参考点以方便计算为原则。参考点可视为零电位，低于参考点为负电位，高于参考点为正电位，等于参考点为同电位。 +FFaboLaoLboLab+-电场方向参考点第37页/共136页电位：某点与参考点之间的电压：用U（或）表示 单位V把参考点的位称为零电位。即如A点参考点则A 0V）通常选大地为参考点，把大地的电位作为零电位点。任意两点间的电位差：UABUA-UB或ABA-B 电压与电位的异同点： 电位是某点对参考点的电压，电压是某两点间的电位差； 电位是相对量，随参考点的改变而改变，而电压是绝对 量，不随参考点的改变而改变。第38

12、页/共136页电压电压是衡量电场力做功本领大小的物理量，在电场中两点间电位差称为电压。 （1）电压是衡量电场力作功率领的大小 在电场中，电场力F的将电荷Q由A点移动至B点.到做的功WAB与电荷的比值。 UAB=WAB/Q 电场力将单位正电荷从电场中的a 点移到b点所做的功，称其为a、b两点间的电压。第39页/共136页aboR1R2abaobo导体两端具有电位差时，电子才有规则的定向运动而形成电流。可见，导体内产生电流的条件是导体两端必须有电位差（电压）。电压单位与电位相同。 第40页/共136页（2）电压的方向电压和电流一样，不但有大小，而且有方向。电压方向规定为由高电位指向低电位三种表示法

13、：箭头表示 双下标表示 ：UAB习惯上把电位降低的方向作为电压的实际方向。（3）电压的单位 伏特（V）1V103mV 1mV103V 1kV103V第41页/共136页五、五、 电阻器电阻器1、电阻器的概念电阻是反映物体对电流起阻碍作用大小的一个物理量。电阻是反映物体对电流起阻碍作用大小的一个物理量。电阻这一物理量可衡量物体的导电能力，物体电阻小导电阻这一物理量可衡量物体的导电能力，物体电阻小导电能力就强，反之就弱。电能力就强，反之就弱。 在实际工作中，我们不但用电阻去衡量物体的导电能在实际工作中，我们不但用电阻去衡量物体的导电能力，我们还将具有一定阻值物质制作成实体元件，称为电阻力，我们还将

14、具有一定阻值物质制作成实体元件，称为电阻器。器。 电阻器反映导体对电流起阻碍作用的大小，简称电阻 “R（r）”符号表示。 RL/S L：导体长度（m）S：横截面积（MM的平方）：导体的电阻率（ M）物体的电阻是客观存在的，不随电压的高低而变化。第42页/共136页：是与物体材料性质有关的物理量，称为电阻系数或电阻率。它是指长度1米，横截面1平方毫米的某种材料的物体在2时的电阻值。单位：m。材料名称材料名称2时的电阻时的电阻 率率/ m m电阻温度系数电阻温度系数/ -1银银1.610-80.00361铜铜1.7210-80.0041金金2.210-80.00365铝铝2.910-80.0042

15、3钼钼4.7710-80.00478钨钨5.310-80.005铁铁9.7810-80.00625康铜（铜康铜（铜54%，镍镍46%）5010-80.00004第43页/共136页 电阻元件主要参数：电阻值、功率、允许偏差等。：在直流电路中，常用于分压、分流、阻抗匹配等；交流电路中，电阻器常用于限流。 电阻元件符号电阻元件符号： 电阻：电阻：可变电阻：可变电阻：电位器：电位器：2、单位：为欧姆（）1K=103 1M=1063、电阻器分类： 固定电阻 可变电阻 碳膜电阻 线绕 金属膜电阻第44页/共136页iuR 由电阻的伏安特性曲线可得，任一瞬时，电阻元件上电压和电流的关系为关系，即：因此，电

16、阻元件称为即时元件。即时元件上的电压、电因此，电阻元件称为即时元件。即时元件上的电压、电流关系遵循欧姆定律。电阻元件通过电流就要发热，消流关系遵循欧姆定律。电阻元件通过电流就要发热，消耗的能量为：耗的能量为：RiRuuiP220ui第45页/共136页4、主要指标：标称阻值承受功率允许偏差 5、标志方法：色环法色标符号方法： 棕（偏差） 金（倍乘） 黄（第三位） 紫（第二位） 棕（第一位）黑黑0棕棕1红红2橙橙3黄黄4绿绿5蓝蓝6紫紫7灰灰8白白9银银10-2金金10-1第46页/共136页1、部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律：（不含电源电路）内容：流过导体的电流与这段导体两端电压成正比，与导

17、体的电阻成反比 I=U/R式中R为电阻，单位为欧姆， 电阻一定时，电压愈高电流愈大； 电压一定，电阻愈大电流就愈小。六、六、 欧姆定律欧姆定律2、全电路欧姆定律全电路欧姆定律（含源电路）内容：电路中电流与电源电动势成正比，与内外电阻之和成反比/（+）第47页/共136页公式变形：E=IR+Ir=I(R+r)=U=U0分析：由U=E-Ur=E-Ir可知： 当电阻R为无穷大，I=0 U=E（最高） 当电阻R变小，I 增大 U减小 当电阻R变大，I 减小 U增大七、七、 电路的连接电路的连接1 1、电路的串联、电路的串联 串联电路是把几个电路或其他电路元件的收尾端顺串联电路是把几个电路或其他电路元件

18、的收尾端顺次连接起来，使电流只有一条通路的电路。在串联电次连接起来，使电流只有一条通路的电路。在串联电路中，电路的总电压等于各元件上的电压降之和。即路中，电路的总电压等于各元件上的电压降之和。即 U=UU=U1 1+U+U2 2 R=R R=R1 1+ R+ R2 2 U U1 1/U/U2 2=R=R1 1/R/R2 2第48页/共136页电路串联的特点： （1）电流相等 I I1=I2=In ； （2）总电压等于各个电压之和 U=U1+U2=IR1+IR2； （3）R=R1+R2-+Rn；总电阻等于各个电阻之和， （4）串联电阻有分压作用。 分压式：U1=R1U/R1+R2；U2=R2U/

19、R1+R2 。第49页/共136页2、电路路并联并联电路是把电阻或其它元件的首端和尾端、尾端和首端相并联电路是把电阻或其它元件的首端和尾端、尾端和首端相互连接起来，使电流同时有几条通路的电路。在并联电路中，互连接起来，使电流同时有几条通路的电路。在并联电路中，各元件两端的电压为同一电压。电路的总电流等于各支路各元件两端的电压为同一电压。电路的总电流等于各支路电路电流的之和。即电路电流的之和。即 I=II=I1 1+I+I2 2 R=RR=R1 1R R2 2/R/R1 1+R+R2 2 I I1 1/I/I2 2=R=R2 2/R/R1 1第50页/共136页电路并联的特点：（1）电压相同，

20、U=U1=U2-=Un；（2）总电流等于各个电流之和， I=I1+I2-+In；（3）总电阻的倒数等于各个电阻倒数之和。 1/R=1/R1+1/R2-+1/Rn， 若只有两个电阻并联即R=R1并R2=R1R2/R1+R2；（4）电阻并联具有分流作用，分流式： I1=R2I/R1+R2 I2=R1I/R1+R2 第51页/共136页八、八、 电功与电功率电功与电功率1、电功电能转化为其他形式能的过程称为电流做功，简称为电功 用字母W表示。 W=UIT 式中：W 电功 J；U 电压 V；I 电流 A； t 时间 S W=I2Rt=U2t/R实际中：电功的单位常用千瓦小时（KWh），俗称“度”常生活

21、电能的计算：3.6106J=1KW.h=1度第52页/共136页 电能的单位是J（焦或焦耳）。电能表示电气设备在一般时间内所转换的能量，即 W=Pt式中 W 电能，J; P 功率，W； t 持续时间，s。 实用中常用Kw.h作为电能的单位， 1KW.h=3.6X106J.【例】 有一个电饭锅，额定功率为750W，每天使用2小时；一台25吋电视机，功率为150W，每天使用4小时；一台电冰箱，输入功率为120W，电冰箱的压缩机每天工作8小时。计算每月（30天）耗电多少度？解：解：（0.75kW2 h0.15kW4h 0.12kW8h）30天 （1.5度 0.6度 0.96度）30 91.8度 答:

22、每月耗电91.8度第53页/共136页3、电流的热效应电流通过导体时，使导体发热的现象叫电流的热效应。焦耳楞定律 Q=I2Rt=U2t/R=Uit 单位：Q-J, I-A, R-, t-S。 九、九、 电容器电容器2、电功率 电功率用以表示电气设备作功的能力，即电气设备单位时间内所做的功。功率的符号是P,单位是（W）（瓦）、kW（千瓦）， 1kW=1000W. 电功率与电压和电流的乘积成正比。在直流电路中，功率可以表示为： P=UI=I2R=U2/R（瓦）， P=W/t=IU=I2R=U2/R式中：P 电功率 W； U 电压 V； I 电流 A；C电极极板介质 电容器是用来储存电荷的装置，它由

23、两块金属极板中间夹有绝缘材料构成，简称电容。1、电容器的概念第54页/共136页0q qu 对线性电容元件而言，任一瞬时，其电压、电流的关系也是微分(或积分)的关系，即：dtduCiC电容元件的工作方式就是充放电。电容元件的工作方式就是充放电。2C21CuWC因此，只有电容元件的极间电压时，电容支路才有电流通过。电容元件也是动态元件，其储存的电场能量为：第55页/共136页电容量： C=Q/U 式中：C 电容 F； Q 电极上带的电荷 C； U 两极板间的电压 V； 电容是表示电容器存储电荷能力的物理量，是固有参数。有：C=S/d式中：S 平行板电容器的面积，m2； d 极板间的距离 m； 介

24、质的介电常数 F/m； 电容的单位是：法拉（F） 其换算关系为：1F=106F 1F=1012pF 按结构分：固定电容器、可变电容器 半可变电容器 按介质分：空气电容器、纸介电容器、云母电容器、 电解电容器（有正负极）2、电容器的种类第56页/共136页3、电容器的主要参数标称电容耐压值允许误差4、电容器的串联与并联特点：、Q1=Q2=Q3=Qn、U=U1+U2+U3+Un 、1/C=1/C1+1/C2+1/C3+/Cn C=C1C2/C1+C2 （两个电容串联） C=C0/n（容量相等的电容并联） 两个或两个以上的电容器依次相连，只有一条通路的联结方式（中间无分支的连接方式） （1）电容器的

25、串联第57页/共136页特点：、 U=U1=U2=U3=Un 、 Q=Q1+Q2+Q3+Qn、 C=C1+C2+C3+Cn 两个或两个以上的电容器的一端连在电路中的一点，另一端也同时连在另一点，使各电容器承受相同电压。（2）电容器的并联第58页/共136页2. 电感元件电感元件L0i 对线性电感元件而言，任一瞬时，其电压和电流的关系为微分(或积分)的关系，即：dtdiLuL 显然，只有电感元件上的电流显然，只有电感元件上的电流221LiWL时，电感两端才有电压。因此，我们把电感元件称为动态元件。动态元件可以储能，储存的磁能为：第59页/共136页4. 电源元件电源元件 任何电源都可以用两种电源

26、任何电源都可以用两种电源模型来表示，输出电压比较稳模型来表示，输出电压比较稳定的，如发电机、干电池、蓄定的，如发电机、干电池、蓄电池等通常用电压源模型电池等通常用电压源模型(理想理想电压源和一个电阻元件相串联电压源和一个电阻元件相串联的形式的形式)表示；表示；柴油机组柴油机组汽油机组汽油机组蓄电池蓄电池 输出电流较稳定的：如光电池或输出电流较稳定的：如光电池或晶体管的输出端等通常用电流源模型晶体管的输出端等通常用电流源模型(理想电流源和一个内阻相并联的形理想电流源和一个内阻相并联的形式式)表示。表示。US+_R0ISR0第60页/共136页第61页/共136页 Si Si Si Si1、 本征

27、半导体 完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。价电子共价健第62页/共136页这一现象称为本征激发。价电子 价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。空穴 Si Si Si Si自由电子第63页/共136页2、本征半导体的导电机理自由电子和空穴都称为载流子。 自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态 平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流 (1)自由电子作定向运动 电子电流 (2)价电子递补空

28、穴 空穴电流第64页/共136页第65页/共136页1、 基本结构(a) 点接触型点接触型(b)面接触型面接触型 结面积大、正向电流大、结电容大，用于工频大电流整流电路。(c) (c) 平面型平面型 用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。PNPN结结面积可大可结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。小，用于高频整流和开关电路中。 结面积小、结面积小、结电容小、结电容小、正向电流小。正向电流小。用于检波和用于检波和变频等高频变频等高频电路。电路。第66页/共136页图 1 12 半导体二极管的结构和符号 阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P型硅N型硅( c ) 平面型金属触丝阳极引线N

29、型锗片阴极引线外壳( a ) 点接触型铝合金小球N型硅阳极引线PN结金锑合金底座阴极引线( b ) 面接触型二极管的结构示意图阴（负）极阳（正）极( d ) 符号D（v）第67页/共136页2、 伏安特性硅管硅管0.5V,0.5V,锗管锗管0 0.1V.1V。反向击穿电压U(BR) 外加电压大于死区电压二极管才能导通。 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。反向特性特点：非线性硅硅0.60.8V0.60.8V锗锗0.20.20.3V0.3VUI第68页/共136页3、 主要参数二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。2. 反向工作峰值电压URWM是保证二极管不被击穿

30、而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3. 反向峰值电流IRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。第69页/共136页二极管的单向导电性 2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正 ）时， 二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。 3. 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。 4. 二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大

31、。 1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负 ）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。第70页/共136页负极极性标示色环负极极性标示色环第71页/共136页负极引脚第72页/共136页负极极性标示色环第73页/共136页负极极性标示色环第74页/共136页第75页/共136页第76页/共136页二极管极性的判别第77页/共136页五、 半导体三极管1 、 基本结构NNPBECIBIEICBECIBIEIC第78页/共136页第79页/共136页塑封小功率管 金封小功率管 片状三极管 塑封大功率管 金封大功率管 第80页/共136页2021-12-11第8

32、1页/共136页2三极管极性的判别用万用表的R10k档，一般正常的三极管有图的检测结果。（1）确定基极和管型由图可知，与基极有关的测量中有两次是阻值很小的，所以在随意的测量中，阻值很小的那一次中的两个引脚必有一个是基极，此时，记下这两个引脚，然后假定其中一个是基极，保持接此引脚的表笔不变，用另一只表笔接触余下的第三只引脚，如果仍是阻值很小，则假定正确。否则假定不正确，基极是另外一只引脚。再根据两次阻值很小时，表笔和引脚的连接关系即可判断出管型，即黑表笔接P，红表笔接N时，阻值很小。如黑表笔接触其中一个引脚不动，红表笔分别接触另外两只引脚时，所测得的阻值均是很小，则是一“P”两“N”，NPN型。

33、第82页/共136页 三极管的万用表检测 第83页/共136页（2）确定发射极和集电极基极确定后，测另两只引脚对基极的反向电阻，即将红、黑表笔对调，阻值在十几k到几百k之间时即是发射极，剩余一只引脚为集电极。或者在基极和管型确定后，直接测除基极外另两只引脚的正反向电阻，当阻值在十几k到几百k之间时，黑表笔接的是的是NPN管的发射极，红表笔接PNP管的发射极，余下的一只引脚即为集电极。可按以下规律记忆：在用万用表R10k档测三极管c、e间电阻时，如果阻值不是“”（十几k到几百k之间），则万用表的“红进黑出”（电流由红表笔流入，黑表笔流出）方向与三极管表示发射极电流的箭头方向相反。第84页/共13

34、6页第85页/共136页 第86页/共136页(a) 外形K GA(b) 符号G控制极三 个PN 结P1P2N1N2四四 层层 半半 导导 体体K 阴极阴极 晶闸管是具有三个PN结的四层结构, 其外形、结构及符号如图。1、 基本结构第87页/共136页2021-12-11v负极负极正极正极UduRd第88页/共136页2021-12-11uUdRdwtu第89页/共136页2021-12-11UdRdUVw波形图略波形图略第90页/共136页 生产和生活中使用的交流电绝大部分是正弦交流电。其特点是电流、电压的大小和方向都随着时间按正弦函数的规律变化。第三节 正弦交流电路一、一、 正弦交流电的基

35、本概念正弦交流电的基本概念ti 交流电是指大小和方向随时间作周期性变化的电动势（电压或电流）。1、正弦交流电的定义正弦交流电的定义第91页/共136页 如果在电路中电动势的大小与方向均随时间按正弦规如果在电路中电动势的大小与方向均随时间按正弦规律变化，由此产生的电流、电压大小和方向也是正弦的，律变化，由此产生的电流、电压大小和方向也是正弦的，这样的电路称为正弦交流电路。这样的电路称为正弦交流电路。 2、正弦交流电的产生FFNSIIe=Emsint在两磁极中间，放一个线圈，在两磁极中间，放一个线圈，让线圈让线圈以以 的速度顺时针旋转，根据右手的速度顺时针旋转，根据右手定则可知，线圈中产生感应电流

36、。定则可知，线圈中产生感应电流。合理设计磁极形状，使磁通按正弦合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到规律分布，线圈两端便可得到单相单相交流电动势。交流电动势。第92页/共136页3、正弦交流电的三要素t it mI最大值角频率（弧度/秒）初相位三要素: 交流电每一循坏所用的时间叫周期；每秒钟交变的周期数叫做频率；用字母f表示，单位：Hz； 每秒钟交变的弧度数叫做角频率。周期和频率互为倒数。（ t+） 叫做相位，t=0时的相位叫做初相位。 因为最大值、角频率和初相位 确定了正弦量的所有特征。所以称之为正弦交流电的三要素。通常用有效值来表征交流电的大小。有效值是与该交流电做功能力

37、相同的直流电的有效值。最大值为有效值的 倍。2II2和UU2第93页/共136页最大值最大值电量名称必须大写电量名称必须大写,下标加下标加 m。如：。如：Um、Im用小写字母表示交流瞬时值，如用小写字母表示交流瞬时值，如u、i有效值电量必须大写，如：有效值电量必须大写，如：U、I有效值概念有效值概念交流电流交流电流 i通过电阻通过电阻R在一个周期在一个周期T内产生的热内产生的热量与一直流电流量与一直流电流I通过同一电阻在同一时间通过同一电阻在同一时间T内内产生的热量相等，则称产生的热量相等，则称I的数值为的数值为i的有效值的有效值（1）瞬时值、最大值、有效值）瞬时值、最大值、有效值 在工程应用

38、中常用在工程应用中常用有效值有效值表示幅度。表示幅度。常用交流电表指示的常用交流电表指示的电压、电流读数，就是被测物理量的有效值。标准电压电压、电流读数，就是被测物理量的有效值。标准电压220V，也是指供电电压的有效值。也是指供电电压的有效值。2_mII第94页/共136页问题与讨论 电器 220V最高耐压 =300V 若购得一台耐压为 300V 的电器，是否可用于 220V 的线路上? 该用电器最高耐压低于电源电压的最大值，所以不能用。有效值 U = 220V 最大值 Um = 220V = 311V 2电源电压第95页/共136页 已知我国的交流电 f 50 Hz, 试求T 和 。【例3.

39、1】（2）周期、频率、角频率）周期、频率、角频率周期 T： 变化一周所需的时间 单位：秒，毫秒。角频率角频率 ： 每秒变化的弧度每秒变化的弧度 单位：弧度单位：弧度/秒。秒。频率频率 f： 每秒变化的次数每秒变化的次数 单位：赫兹，千赫兹单位：赫兹，千赫兹。it Tf=1/T =2/T=2f 第96页/共136页t = 0 时的相位，称为时的相位，称为初相位或初相角（初相位或初相角（）。（t+）正弦波的相位角或相位正弦波的相位角或相位 两个同频率正弦量间的初相之差称相位差（2-1） （2）相位、初相位、相位差）相位、初相位、相位差e=Emsin（t+） 同同相相位位1i12t2i第97页/共1

40、36页 落后于落后于2i1i2it12i相相位位领领先先1i12t 超前于超前于2i1i相相位位落落后后21i第98页/共136页相量相量波形图波形图it （3）正弦波的表示方法）正弦波的表示方法瞬时值表达式瞬时值表达式必须必须小写小写u=Umsint第99页/共136页二、二、 单相正弦交流电路单相正弦交流电路1.1.纯电阻电路纯电阻电路交流负载中只有电阻的交流电路。如电炉、白炽灯等。 uiRtuiUI（1 1）电压与电流的关系）电压与电流的关系设：设：u uR R=U=URmRmsinsint t 则有：i=ui=uR R/R=(U/R=(URmRm/R)sin/R)sint=It=Im

41、msintsint在纯电阻电路中，电流在纯电阻电路中，电流i i和电压和电压uRuR是同频率、同相位的正弦量。是同频率、同相位的正弦量。第100页/共136页电压与电流最大值的关系：电压与电流最大值的关系：Im=URm/R电压与电流有效值的关系：电压与电流有效值的关系：I=UI=UR R/R /R 或或 U UR R=IR=IR（2 2）电路的功率）电路的功率瞬时功率：瞬时电压与电流的乘积。瞬时功率：瞬时电压与电流的乘积。有功功率：瞬时功率的平均值。有功功率：瞬时功率的平均值。 P=URI=I2R=UR2/R2.2.纯电感电路纯电感电路交流负载中只有电感的交流电路。（1 1）电压与电流的关系）

42、电压与电流的关系第101页/共136页iut90iuLUI 电感线圈中产生自感电动势，阻碍电流的变化，故电流的电感线圈中产生自感电动势，阻碍电流的变化，故电流的变化总是滞后电压的变化。变化总是滞后电压的变化。设：设：i=Imsint 则通过分析有：则通过分析有： uL=ImLsin(t+90o)=Umsin(t+90o)那么：电感两端的电压超前电流那么：电感两端的电压超前电流90O； 电感对电流的阻碍作用用感抗来反映；电感对电流的阻碍作用用感抗来反映；X XL L=L=2fL=L=2fL第102页/共136页电压与电流的关系：电压与电流的关系： I=UI=UL L/X/XL L（2 2）电路的

43、功率和能量转换）电路的功率和能量转换电感线圈不消耗有功功率；电感线圈不消耗有功功率；无功功率：瞬时功率的最大值；无功功率：瞬时功率的最大值； Q QL L 单位：乏尔单位：乏尔Q QL L=U=UL LI=II=I2 2X XL L=U=U2 2/X/XL L3.3.纯电容电路纯电容电路（1 1）电压与电流的关系）电压与电流的关系交流负载中只有电容的交流电路。第103页/共136页iut90ICUUUuiC 电容器不断充电和放电，形成电流。电容器不断充电和放电，形成电流。设：设：uC=UCmsint 则通过分析有：则通过分析有： i=CUCmsin(t+90o)=Imsin(t+90o)那么：

44、电容两端的电压滞后电流那么：电容两端的电压滞后电流90O； 电容器对电流的阻碍作用用容抗来反映；电容器对电流的阻碍作用用容抗来反映；X XC C=1/C=1/2fC=1/C=1/2fC第104页/共136页电压与电流的关系：电压与电流的关系： I=UI=UC C/X/XC C（2 2）电路的功率和能量转换）电路的功率和能量转换电容不消耗有功功率；无功功率用电容不消耗有功功率；无功功率用Q QC C 表示表示 单位：乏尔单位：乏尔Q QC C=U=UC CI=II=I2 2X XC C=U=U2 2/X/XC C三、三、 三相交流电路三相交流电路三相交流电的优点：三相交流电的优点： 输电时节省电

45、线；三相发电机体积小，质量轻，成本输电时节省电线；三相发电机体积小，质量轻，成本低；三相异步电动机结构简单，性能可靠；低；三相异步电动机结构简单，性能可靠；第105页/共136页1 1、三相对称电动势的产生、三相对称电动势的产生U1U2V2W1V1W2SN 定子中放三个线圈：定子中放三个线圈：U1 U2V1 V2W1 W2首端首端末端末端三线圈空间位置相差三线圈空间位置相差120120o o 转子装有磁极并以转子装有磁极并以 的的速度旋转。三个线圈中便速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。产生三个单相电动势。转子转子定子定子第106页/共136页UEVEWEEm VeUeWe0120240

46、360 t120120120注意：注意：三相对称正弦电动势频率相同，振福相等，三相对称正弦电动势频率相同，振福相等，相位相差相位相差120o。e eU U=Emsint=Emsinte eV V=Emsin(t-120=Emsin(t-120o o) )e eW W=Emsin(t+120=Emsin(t+120o o) )第107页/共136页2 2、三相电源的星形联结、三相电源的星形联结三相四线三相四线制供电制供电火线（相线）火线（相线）:UVW中线（零线）：中线（零线）：NCe（中线）（中线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）WeVeU2V2W1V1W2NUeU1（1）星形

47、联结的方法）星形联结的方法第108页/共136页（2）三相四线制的线电压与相电压）三相四线制的线电压与相电压相电压：相电压：火线对零线间的电压。火线对零线间的电压。 如：如：UU、UV、UW120 120 120 UNUVNUWNUCeceBeUWVNUeUUVUWU第109页/共136页线电压：线电压：火线间的电压。火线间的电压。WUVWUVuuu注意规定的注意规定的正方向正方向UVUVWUWUUWUVNUNUVNUWNUVNUUNUWNUVNU_UVU30 第110页/共136页（2）线电压与相电压的关系）线电压与相电压的关系线电压为相电压的线电压为相电压的 倍，同时线电压的相位超前相电压

48、倍，同时线电压的相位超前相电压30O3U线线= U相相3第111页/共136页鼠笼式绕线式他励、异励、串励、复励他励、异励、串励、复励电动机的分类电动机的分类异步机同步机交流电动机电动机直流电动机第五节：常用三相异步电动机三相单相第112页/共136页 电动机有直流电动机和交流电动机两大类，直流电动机不及交流电动机结构简单、制造容易、维护方便、运行可靠。 常用的交流电动机有三相异步电动机（或称感应电动机）和同步电动机。 异步电动机结构简单，维护容易，运行可靠，价格便宜，具有较好的稳态和动态特性，因此，他是工业中使用得最为广泛的一种电动机。同步电机既可作发电机使用，也可作电动机使用。 一一. 交

49、流电动机交流电动机Y系列三相异步电机系列三相异步电机 三相永磁同步电机三相永磁同步电机 第113页/共136页1.三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 按结构分类：笼式异步电动机：结构简单，坚固，成本低。 绕线式异步电动机：通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能。 异步电动机主要有以下几部分组成异步电动机主要有以下几部分组成:第114页/共136页第115页/共136页1）定子）定子 定子由铁心、绕组与机座定子由铁心、绕组与机座三部分组成。定子铁心是电动三部分组成。定子铁心是电动机磁路的一部分，它是由机磁路的一部分，它是由0.5mm的硅钢片叠压而成，片的硅钢片叠压而成，片与片之间是

50、绝缘的，以减少涡与片之间是绝缘的，以减少涡流损耗，定子铁心的硅钢片的流损耗，定子铁心的硅钢片的内圆冲有定子槽，如图所示，内圆冲有定子槽，如图所示，槽中安放绕组，硅钢片铁心在槽中安放绕组，硅钢片铁心在叠压后称为一个整体，固定于叠压后称为一个整体，固定于机座上。定子绕组是电动机的机座上。定子绕组是电动机的电路部分，由许多线圈连接而电路部分，由许多线圈连接而成，每个线圈有两个有效边，成，每个线圈有两个有效边，分别放在两个槽里。三相对称分别放在两个槽里。三相对称绕组可连接成星型或三角形。绕组可连接成星型或三角形。第116页/共136页2）转子）转子转子有铁心与绕组组成。转子有铁心与绕组组成。异步电动机

51、的转子绕组有鼠笼式、线绕式。异步电动机的转子绕组有鼠笼式、线绕式。 机座主要用于固定与支撑定子铁心。中小型异步电动机机座主要用于固定与支撑定子铁心。中小型异步电动机一般采用铸铁机座。根据不同的冷却方式采用不同的机座形一般采用铸铁机座。根据不同的冷却方式采用不同的机座形式式 第117页/共136页 转子有铁心与绕组组成。转子铁心压装在转轴上，转子有铁心与绕组组成。转子铁心压装在转轴上，由硅钢片叠压而成，转子硅钢片冲片如图所示，转子铁由硅钢片叠压而成，转子硅钢片冲片如图所示，转子铁心也是电动机磁路的一部分，转子铁心、气隙与定子铁心也是电动机磁路的一部分，转子铁心、气隙与定子铁心构成电动机的完整磁路

52、。异步电动机转子绕组多采用心构成电动机的完整磁路。异步电动机转子绕组多采用鼠笼式，它是在转子铁心槽里插入铜条，再将全部铜条鼠笼式，它是在转子铁心槽里插入铜条，再将全部铜条两端焊在两个铜端环上而组成，小型鼠笼式转子绕组多两端焊在两个铜端环上而组成，小型鼠笼式转子绕组多用铝离心浇注而成。这不仅是以铝代铜，而且制造也快。用铝离心浇注而成。这不仅是以铝代铜，而且制造也快。 异步电动机的转子绕组除了鼠笼式外还有线绕式，线绕式转子绕组与定子绕组一样，由线圈组成绕组放入转子铁心槽里，转子绕组一般是连接成星型的三相绕组，转子绕组组成的磁极数与定子相同，绕线式转子通过轴上的滑环和电刷在转子回路中接入外加电阻，用

53、以改善启动性能与调节转速。 第118页/共136页2.三相异步电动机的工作原理V2V1W2U2U1W1转子定子定子绕组（三相）机机 座座转子：转子：在旋转磁场作用下，产生感应在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。电动势或电流。三相定子绕组：通入三相交流电产生旋转磁场。1、旋转磁场的产生第119页/共136页电磁基本定律 左手定则：通电导体在磁场中受到力的作用，其受力方向可以用左手法则判定。(伸开左手,让拇指与其余四指垂直并同在一个平面内,让磁力线穿过手心,四指指向电流方向,拇指所指的方向就是通电导体所受到的电磁力的方向。） 第120页/共136页右手定则：导体在磁场中做切割磁力线德运动，则在导体的两端将产生感应电动势，其方向可用右手法则判定。（伸开右手,让拇指与其余四指垂直并同在一个平面内,让磁力线穿过手心,拇指所指的方向为导体运动方向，四指所指的方向为